TFF WDM無(wú)源器件組成結構

  ICC訊 濾波片式波分復用器，即Filter Wavelength Division Multiplexing，簡(jiǎn)稱(chēng)Filter WDM，因其由薄膜濾波器（TFF）構成，也稱(chēng)為T(mén)FF型三端口波分復用器件，其主要由以下幾個(gè)部分組成：左側是單纖準直器和C-Lens，點(diǎn)膠固定在一起后用玻璃管連接固定，右側是波片，G-Lens，雙纖準直器依次點(diǎn)膠固定后，外套與單纖準直器側相同外徑尺寸的玻璃管，最后使用大玻璃管來(lái)連接左右兩側，最終形成標準的三端口器件。(陰影部分為膠水）。

  組成詳解

  ①C-Lens：球面透鏡（Conventional Lens）

  1. 機械尺寸圖：

  2. 作用：C-Lens是一種固定折射率的柱狀厚透鏡，透射原理與普通透鏡相同，透鏡各處折射率相同，但C-lens在材料上與普通透鏡的不同，它采用了一種在光纖通信波段具有高折射率的材料，這種材料具有良好的耐酸堿腐蝕性，并且它的一個(gè)端面為球面，另一個(gè)端面為斜面，在C-lens兩個(gè)端面鍍增透膜的情況下，對光纖通信所用波段有著(zhù)極高的透過(guò)率，可達 99. 9% 以上。

  在TFF WDM中，為滿(mǎn)足光纖通信的要求，要求C-lens光纖準直器的回波損耗值要大于60dB，經(jīng)理論計算，當其斜面傾角θ為8°時(shí)，可滿(mǎn)足此條件，所以市場(chǎng)大多都是斜8°的透鏡和準直器，其大致光路圖如下。

C-Lens準直器原理3D模型圖

  ②G-Lens：自聚焦透鏡(Gradient-index Lens)

  1. 機械尺寸圖：

  2. 作用：G-lens是自聚焦透鏡，又稱(chēng)梯析透鏡，它于普通透鏡C-Lens最大的區別就是其折射率是透鏡中心軸向外部沿徑向逐漸減小，能夠使沿軸向傳輸的光產(chǎn)生連續折射，從而實(shí)現出射光線(xiàn)平滑且連續的匯聚到一點(diǎn)，其折射率變化見(jiàn)公式1，變化曲線(xiàn)如圖

  其中，No 為G-Lens中心折射率， r為G-Lens半徑，A為G-Lens的折射率分布常數。光線(xiàn)從G-Lens中心入射后，在G-Lens中按照正弦或余弦曲線(xiàn)進(jìn)行傳播，傳播曲線(xiàn)如圖，而光纖行進(jìn)完整的一個(gè)正弦周期稱(chēng)為節距P，這是G-Lens中的一重要參數，它的長(cháng)度決定了不同的成像特性。

  如圖，以入射面A點(diǎn)作為基點(diǎn)，順光線(xiàn)傳播方向為正，反之為負；

  由ABCD矩陣光學(xué)有：

  （1）物面到入射面O→A矩陣（公式2）：

  （2）入射面到出射面A→B矩陣（公式3）：

  （3）出射面到象面B→I矩陣（公式4）：

  （4）由公式2，3，4簡(jiǎn)化可得O→I矩陣（公式5）：

  （5）在G-Lens中，當入射面位于端面，I=0 ，I'=z，可簡(jiǎn)化公式5得到（公式6）：

  （6）我們令r0=0 ，就可以得出（公式7）：

  （7）節距（公式8）：

  由此可看出，如若z=P/4 時(shí)，

  ，此時(shí)有

  ，輸出為平行光線(xiàn)。將光纖置于G-Lens焦點(diǎn)處，按照理論選取G-Lens的透鏡長(cháng)度為 時(shí)，正是四分之一個(gè)正弦周期，所以當將光纖從G-Lens焦點(diǎn)處入射后，在出射位置會(huì )形成一組平行光；由于光路可逆，一組平行光入射時(shí)，剛好可以將一組平行光聚焦到一點(diǎn)，可以完成準直和聚焦。

G-Lens內部光路傳播曲線(xiàn)圖

  Z=0.25P時(shí)，聚焦原理3D模型如圖：

  ③Dual fiber Pigtail：雙纖準直器

  1. 機械尺寸圖：

  2. 作用：作為光的輸入/輸出載體，起到保護光纖的作用，在斜8°面鍍增透膜后更利于光纖傳輸，在TFF WDM器件中，其中一根光纖作為輸入端COM，另一端作為輸出端Reflect，斜8°面再與G-Lens的斜8°面進(jìn)行耦合后光線(xiàn)從COM入光后在G-Lens另一端垂直于光軸的面上聚焦，最終根據filter上兩面所鍍膜系的具體波段，反射和透射出倆段無(wú)關(guān)的波段，其中反射波段從雙纖pigtail的輸出端Reflect出射。

  ④Single fiber Pigtail：?jiǎn)卫w準直器

  1. 機械尺寸圖：

  2. 作用：作為光的輸入/輸出載體，起到保護光纖的作用，耦合C-Lens，接收從雙纖pigtail輸入端COM經(jīng)filter透射出的波段，輸出端為Pass。

  ⑤Glass Tube：玻璃管

  1. 機械尺寸圖：

  2. 作用：主要起到固定和連接的作用，保護內部光路的穩定性，其中玻璃管①較短，用于雙纖準直器部位，起到封腰鼓的作用，保證與單纖準直器外徑尺寸一致；玻璃管②起到固定單纖pigtail的作用，包裹C-Lens和單纖準直器的點(diǎn)膠處；玻璃管③保護與連接單雙纖兩端，保證光路的穩定性和可靠性。

  ⑥Filter：濾波片

  作用：常規尺寸都是1.4*1.4*1.0mm的矩狀晶體，由玻璃襯底，再將幾十層不同材料、不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜組合而成。以高/低折射率介質(zhì)膜構成的周期結構，從而對一定的波長(cháng)范圍呈通帶，而對另外的波長(cháng)范圍呈阻帶，形成所要求的濾波特性。其功能類(lèi)似于部分反射膜，中間的腔層將兩個(gè)反射鏡隔開(kāi)；而在玻璃基底的另一面也會(huì )鍍上一層增透膜，增加波長(cháng)的透過(guò)率，正反鍍膜面可用肉眼分辨，一般都是反射面的顏色更深一些，如圖。

  飛宇集團現有TFF WDM的種類(lèi)繁多，波長(cháng)覆蓋1250~1700nm，光纖種類(lèi)也可區別分類(lèi)為G657A1，G657A2，G657B3，OM1，OM2，OM3，OM4...并且根據波段的不同，帶寬可選50GHz，100GHz，150GHz，200GHz，400Gz，800Ghz...還可制作1250~1700nm波長(cháng)范圍內的FWDM無(wú)源器件，各種帶寬均可滿(mǎn)足。

  在過(guò)去的3年時(shí)間里，5G通信建設無(wú)疑是最熱門(mén)的話(huà)題。作為全球最大的無(wú)源WDM生產(chǎn)商，在中國電信的5G LAN-WDM，中國移動(dòng)的5G MWDM，韓國的5G-PON等各類(lèi)5G無(wú)源方案里，均有飛宇集團的參與與制作。